可動電極形ERアクチュエータを用いた高機能な力制御システム

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12750111
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 近藤 豊 東京工業大学, 精密工学研究所, 助手 (80293059)
• Keywords: 機能性流体 / 直動 / サーボ系 / ER流体 / アクチュエータ / 位置制御 / ER効果 / 力制御

Research Abstract

ER流体を用いることにより,可動部なしで電気信号で直接流体パワーを制御することが可能となる,本研究課題はER流体を作動流体としER流体の粘性変化を利用した,粘性駆動による新しい動作原理のアクチュエータ(Movable Electrode Type ER Actuator:METERA)を用いて,高機能な力制御システムを実現すること目的としている.本年度は,力制御システムに利用可能な直動形METERA(L-METERA)を新たに設計および試作することをおこなった.実施結果の具体的内容は以下のとおりである.
試作したL-METERAの原理は,つぎのとおりである.アクチュエータ内に2組の可動電極により構成される流路を設け,2組の電極間には対向したER流体の流れをつくる.印加する電極対を変えることで内部の可動電極は左右に動く.この可動電極の動きを外部に取り出すことで直動形アクチュエータを実現することができる.粒子分散系ER流体の特徴であるビンガム流体的特性を生かすことで,アクチュエータの発生力を容易に制御可能となり,高機能な力制御システムを実現できる.試作したL-METERAの大きさは外形100×350×50mmである.ストロークは140mmである.設計上,最高速度は100mm/s,最大発生力は60Nである.METERAでは,ER流体中のER粒子が,可動電極の軸受けに混入し特性に大きく影響する.本研究では,軸受けとして,ボールベアリング,(ボールベアリング+Oリング),無給油ブッシュ,(ボールベアリング+Oリング+グリース)のそれぞれについて検討し,L-METERAの軸受けとして(ボールベアリング+Oリング+グリース)の組み合わせが適していることを明らかにした.また,試作したL-METERAを用いてサーボ系を構成し,ステップ応答特性および周波数特性について検討した.